使用時域有限差分法解法環狀繞射天線及圓柱形單極天線之電磁邊界值問題

Abstract

本篇論文主要是探討，廣泛使用於非破壞性介電質量測技術上的環狀繞射天線，以 及使用於無線電收發通信系統與空氣界面的圓柱形單極天線，在時域及頻域上的相 關特性，這兩種天線都是經由同軸傳輸線建立在一片影像平面上，這種架構不僅是 典型的電磁邊界值問題，也是實驗上實際可採行的方法。 本篇論文首先使用時域有限差分法解析各種不同內外徑比值的環狀繞射天線在時域 上的一些特性，然後借由快速傅立葉轉換，求得天線與頻率相關的參數，並將理論 值與其它文獻所發表的實驗數據作一比較，獲得相當滿意的結果。接著，圓柱形單 極天線也是採用相同的分析技巧，對各種不同半徑與長度比的天線進行分析，其理 論值也與其它文獻所發表的實驗數據相當吻合，從以上兩個實例驗證了以下三件事 ：1.時域有限差分法的高準確性－物體的實際物理結構不需要加以簡化。2.時域有 限差分法的通用性－不需要針對不同的問題，提出不同的數學模式。3.時域有限差 分法的高效性－在時域解析問題，然後再透過快速傅立葉轉換，時域及頻域的特性 分析可同時獲得，而且寬廣的頻域特性分析亦可一次完成。 此外，從本論文所提供的天線輻射過程暫態圖中，對於天線輻射過程的物理現象也 可獲得充分的了解。